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摘 要:隨著時代的發展,社會的進步,人們的生活水平不斷地提高,人們對住房的剛性需求逐漸增加,致使我國的建筑業得到了快速發展,新建房屋越來越多,質量問題也就層出不窮。本篇文章在建筑結構設計的過程和要求的基礎上,針對當前房屋的建筑結構設計一些經常發生的又經常被人忽略的毛病進行徹底分析,指出毛病的起因和可能出現的后果,并總結了一些建議及要求。
關鍵字:建筑結構設計,現狀,問題,分析
人們對建筑房屋的要求越來越高。越來越注重建筑設計形態的多元性、創新性。然而要想實現建筑設計形態的多元性和創新性,就必須考慮到建筑結構設計的安全性和時效性,否則將直接影響到建筑工程的質量,對人們的生命財產安全造成極大的威脅。本文結合實際的工作經驗,主要探討了在建設結構設計中存在的常見問題,并針對這些問題提出一些切實可行的解決對策,以不斷提高建設結構設計的安全性和時效性,滿足人們對建筑設計形態的要求。另外結構設計是個系統、全面的工作。作為結構設計人員,需要扎實的理論知識功底,靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度,因為它關系到人民的生命財產安全,一旦出現問題,不僅經濟上損失慘重,也可能造成重大傷亡事故,所以加深對當前房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究,以不斷提高自身的結構設計水平,使設計的作品比現階段的其它建筑具有更高的水準更合理和更經濟的結構形式。
1、 房屋建筑結構設計的基本方法
現代建筑產品的安全度能夠保障,應當結合建筑力學、統計學理論、概率論等學科加以應用分析的數據進行總結、歸納、篩選,并且要結合建筑產業化經濟背景下的總體施工作業水準、國家各地區資源使用狀況、地方經濟水準、以及建筑施工階段使用的建筑原材等因素進行綜合衡量才行。然而目前來說,建筑機構設計實務操作過程中,往往很少會考慮到宏觀意義上的地方經濟水準、以及資源耗費情況等,更多的卻是依賴于建筑工程師、造價工程師等工程技師的從業經驗去選擇建筑原材與確立結構選型等。因此,現代結構設計安全度問題與工程造價既定總目標之間的矛盾問題就體現在未能綜合考慮各項因素,這是當前工程造價偏高的主要誘因。目前來說,我國各地方經濟發展建設水準有高有低,同時施工技術水平、監理水準、建筑物資耗費情況等都有所差異。因此,與國際通行的建筑行業結構規范相比而言,我國混凝土結構的載荷值一直處于較低狀態,即建筑施工主要原料載體的質量系數與國際統一標準相差較大。所以,我們還要綜合各項因素去認真看待這項問題。
1.1 繪制結構平面圖
在繪制結構平面布置圖時,是否要輸入結構軟件進行建模呢?當建筑地處抗震設防烈度為六度區時,根據建筑抗震設計規范,是可以不用進行截面抗震驗算的,但必須符合有關的抗震措施要求。因此對于砌體結構來說可以不用在軟件中建模,直接設計即可,但設計中需要注意受壓和局部受壓的問題。當然,如果時間允許的情況下還是輸入建模較好,有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算何樂而不為呢?需要注意的是,當建筑地處抗震設防烈度為七度及以上時是必須要輸入軟件建模計算的。另外繪制結構平面圖,思路一定要清晰,一定要謹慎,要反復考量平面圖的合理性,圖完成以后一定要經過專家的論證與審核。
1.2屋頂的結構圖繪制與考量。
屋頂是房屋的重要組成部分,也是建筑構造的重點章之一。屋頂的重要功能是防水,也是屋頂構造設計的核心。防水從兩方面著手:一是迅速排除屋面雨水,二是防止雨水滲漏。屋頂排水設計集中反映在屋頂排水方案選擇和屋頂平面圖的繪制。防滲漏的原理和方法主要是在屋面構造層次與屋頂細部構造兩個方面。除防水外,屋頂的另一個功能是保溫與隔熱,著重點是保溫隔熱的基本原理和保溫隔熱的各種構造方案。主要注意以下三點:第一點是屋頂排水方案選擇和屋頂排水組織設計;第二點是各類屋頂的構造層次和細部構造;第三點是保溫隔熱的原理和構造方案,所以當建筑是坡屋面時,結構的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于一百二十厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
1.3大樣詳圖的繪制
大樣圖就是指針對某一特定區域進行特殊性放大標注,較詳細的表示出來,并且表明生產過程中所需要的細部構造、尺寸及用料等全部資料的詳細圖樣。在建筑詳圖的準確無誤的基礎上,大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎上直接繪制,也可在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在這一過程中,需要我們注意的就是我們必須要對建筑外形進行保證,并且在這一前提下盡自己最大努力使建筑結構受力更加合理化,使建筑施工方便簡單,在建筑外形以及標志高度規格方面,必須要和建筑業相互一致。
1.4 房屋樓梯設計
樓梯是房屋最重要的通行通道,是我們再熟悉不過的設施,連接高低部位的交通設施,現在規范規定,其另外還應能在危險情況下做為一個安全通道保障人身安全(如地震和火災等)。樓梯關系到人民生命財產安全,所以它更需要用心去設計,既要保證它的美觀,也要保證其堅固性,抗震性等。樓梯梯板要注意撓度的控制,梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求,梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。注意梁下的凈空要求,并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題,必要時應設梯梁。
1.5房屋的建筑基礎
基礎要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。(通常情況下可采用 C25)基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求(施工圖審查中心重點審查部位)。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用,應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度。基礎圖中的構造柱,當定位不明確時應給予準確定位。除了注意混凝土的標號外還要注意沙漿的稀和稠,還應注意磚的質量等等。
2、施工中應注意的問題
2.1 地基與基礎方面需要注意的問題
多層房屋建筑無地質詳勘報告,僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。地基與基礎設計要做到合理,安全適用,設計人員必須依據地質勘察資料,統一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構方寧設計,僅憑地耐力這一數據是不完全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容許值取得小一些就認為成無一失了。另外采用換土墊層進行軟弱地基處理,不進行換土墊層設計,只憑經驗處置。有時設計者軟弱地基的危害認識不足,只是簡單地憑借經驗采用砂墊層加強一下承載力,沒有進行墊層寬度和厚度計算,既不安全,又不經濟。還有就是民用建筑中柱,梁及基礎的負荷未按規范乘以折減系數。設計人員設計多層民用建筑時,在計算梁、柱和基礎的負荷時未按現行設計規范舸用荷載乘折減系數計算其荷載值,因而荷載值準確。
2.2 磚混結構的作用
磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用在磚混結構中,構造不但能夠提高墻體的坑剪能力,而且構造柱與圄梁聯結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫的開展,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。
2.3 承重柱的設計
承重關系到房屋的整體的結實程度,它是抗震的根本,房屋的根基。所以承重柱截面高度設計過小這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計得誤認為六度設防就是不設防,不圖受力分析方便,他們故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大,因一些結構設計手冊中規定:當梁柱的線剛度比大于四時,計算簡圖中梁柱節點可簡化為鉸支。把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析,但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結作用,即忽略了柱對消化酶的約束彎矩,加之以柱截面的配筋都較小,結構一旦受力后,柱頂抗彎強度必然不足,從而柱子而梁底附近將會出現一條或多條水平裂縫,形成塑性餃。這樣在正常使用情況下,柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋的耐久性,而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是,這樣的結構一理遭遇地震作用時,將會倒塌,這違背了現行抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。
2.4 框架結構設計注意事項
在框架結構設計中,只注意了橫向框架的設計而忽視了縱向框架現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,各方面的地震和用應由該方向的抗側力構件來承擔。說是說,在框架結構設計中,縱向框架與橫向框架有同等的重要性。一些結構設計者對以于非抗震設計,而縱向地按普通的連續梁進行設計,梁柱的節點和框架中的縱筋、箍筋的配置無法不答合框架的構造要求。由于沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經常出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。
2.5 挑梁設計的注意事項
懸挑梁的梁高選用過小設計者往往只注意了對梁的強充和傾覆進行驗算,而忽略了對梁手撓度的驗算。梁高選用過小,引起梁截面的受壓區應力過高,在正常使用狀態下,梁截面受壓區產生非線性徐變。梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁板出現裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的回大而加寬,影響了房屋的正常使用。據筆者觀察,這種挑梁的變形發展到后期,梁支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響,豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫,此時梁已接近破壞,當為托墻挑梁時,梁過大的撓度引起梁上境況體在梁支座附近出現裂縫。裂縫在梁支座處沿斜向延伸,縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時,截面的相對受壓區高度較大,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發生脆性破壞,失去承載力。
2.2加強建筑結構設計人員的安全度責任觀念
建筑結構設計是保障房屋建筑功能與質量需求的重要系統作業工作。它要求結構設計人員具備一定的業務體系技能知識,并能結合扎實的理論知識與責任意識去靈活發揮創新思維。因此,在建筑結構設計階段時, 要能夠滿足建筑商品作業實際情況, 并深刻體現約束合同、各項機制的延伸內涵,以此才能保證設計作業整體需求得到滿足,在實踐工作中得以總結經驗與教訓,認真反思出問題不足之處,為未來自身項目設計積累一定的底蘊與功底。同時,在對建筑物進行結構設計時,結構設計人員要發揮自身主導作用,轉換陳舊設計觀念,正確對待建筑結構設計安全度的重要性,積極運用個人才智,對人民生命財產負責,設計出安全性能優良,能體現自己設計水平的作品。
3、結 論
綜上所述,建筑結構設計闡述了一些問題,有設計方面的,有施工方面的等等,我們必須結合諸多因素去綜合考慮。另外我們必須跟隨世界和中國建筑節能發展的大趨勢和大潮流,搞好建筑外圍護結構的節能,改善室內熱環境,促進建筑技術和建筑產業的發展,為合理利用資源、保護生態環境、提高人民生活質量而努力,在建筑結構設計中重點考慮,要確保施工階段的施工技術、監理職能發揮、施工流程工藝等方面加以考慮。以此,才能使得現代建筑商品能夠滿足質量建設需求并兼顧建筑結構安全度相關問題,打造出最為優秀的建筑產品。
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